中图版高中生物选修三教师用书-第一单元生物技术与生物工程第1章-第1节基因工程的原理

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1、第一单元生物技术与生物工程/rAr弟—早基因工程和蛋白质工程第一节基因工程的原理学习目标导航1.简述基因工程的诞生。2.简述基因工程的原理及技术。(重点)3.尝试DNA的提取与鉴定。(难点)基因工程的诞生与操作工具◊自主认知◊1•诞生历程时间科学家事件1967年发现了DNA连接酶1970年史密斯等首次提取出核酸限制性内切酶提取了T4DNA连接酶1972年伯格等构建了世界首例体外重组的杂合DNA分子1973年科恩等成功培育出双重抗性大肠杆菌2.操作工具(1)核酸限制性内切酶——“基因手术刀”特点及结果特

2、戌特异性:识别特定的脱氧核昔酸序列，并/~在特定位点上切割结建DNA被切割后在每条链的切口处形成黏性末端。(2)DNA连接酶——“基因缝纫针”①作用：将两个DNA片段连接起来，修复被限制性内切酶切开的切口，拼接成新的DNA分子。②种类:T4DNA连接酶(把限制性内切酶切开的性未端的缝隙“缝合”起来)。(3)载体——“分子运输车”①载体的特点i.外源DNA的插入不影响载体在宿主细胞内的丄風复制。ii.冇适宜的限制性内切酶酶切位点,最好是对多种限制性内切酶冇单…切点。iii.具有某些标记基因。iv.载体

3、应对受体细胞无害。②载体的种类：它是细菌屮独立于细jDNA之外的小型环状DNA分子。ii.噬菌体或其他一些病毒。◊核心突破◊［合作探讨］探讨1：下图表示限制性内切酶切割某DNA分了的过程，从下图中可知，该限制性内切酶能识别的碱基序列及其切割位点是什么？CIGTIATIAAITAITG—c/AATTC—CTTAA&提示：GAATTC,切点在G和A之间。探讨2：结合DNA复制的过程分析，限制性内切酶和DNA解旋酶的作用部位有何不同？提示：限制性内切酶作用于磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键,DNA解旋酶作用于

4、两个碱基之间的氢键。探讨3：如图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生了下述变化，则X酶是什么？……仁十a-A-T-T-9-G-J…………卞-CdT-T—A—A%酶°心……A-9-Q-A-A-T-T-9-9-T……T-G-C-T-T-A-A-G-C-A提示：DNA连接酶。［思维升华］1•核酸限制性内切酶(1)来源和种类切割DNA的工具是核酸限制性内切酶，又叫限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出來的。迄今已分离出的约有4000利

5、。(2)作用限制酶能够识别双链DNA分了的某种特定核甘酸

6、序列，并且使每一条链中特定部位的两个核昔酸Z间的磷酸二酯键断开。(1)识别序列的组成一般由6个核甘酸组成，少数由4、5或8个核甘酸组成。(2)作用结果当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端；而当限制酶在它识别序列的屮心轴线处切开吋，产生的则是平末端。GAA;TTCEcoRl（在G与A之CTT:AAG间切割）[

7、II中轴线1ISmalCCC■GGG(在G与C之间切割)GGG-CCCI中轴线GAATTCCTTAAG黏性末端CCCGGGGGGCCC平末端【特别提示】①

8、限制酶作用的结果通常有两种形式——黏性末端或平末端;②限制酶的作用特点体现了酶的专一性。2.DNA连接酶⑴分类根据DNA连接酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：①从大肠杆菌中分离得到的DNA连接酶，称为EcoliDNA连接酶；②从T4噬菌体中分离出来的DNA连接酶，称为T4DNA连接酶。(2)作用这两类酶都是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核首酸Z间的磷酸二酯键。【特别提示】EcoliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接

9、。而T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。3.载体(1)常用载体——质粒质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的小型环状DNA分了。(1)载体的条件①能够在宿主细胞中稳定地保存，并能够复制，以便提供大量的目的基因；②具冇多个限制酶切割位点，便于与外源基因结合；③具有标记基因，便于进行检测和筛选。(2)英他载体在基因工程中使用的载体除质粒外，还冇入噬菌体的衍生物、动植物病毒等。◊题

10、组冲关◊1.下列关于限制酶和DNA连接酶的理解正确的是()【导学号：99310001]A.其化学本质都是蛋门质B.DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键C.在基因工程操作屮可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶D.它们不能被反复使用【解析】限制酶和DNA连接酶的化学本质均为蛋白质，DNA连接酶的作用是将两个DNA片段连接起来，DNA聚合酶的作用是把单个脱氧核苜酸连成脱氧核昔酸链。【答案】A2.核酸限制性内切酶I的识别序列和切点是一G'GATCC—,核酸限制性